CPCI總線在數(shù)字化電臺(tái)中的設(shè)計(jì)

　隨著現(xiàn)代軍事通信技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字化短波電臺(tái)逐步往嵌入式、模塊化的方向發(fā)展。CPCI總線作為一種新興的總線技術(shù)，在短波電臺(tái)的模塊化設(shè)計(jì)上具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可以較大程度地提高數(shù)字化短波電臺(tái)的可靠性和保障性。

CPCI總線架構(gòu)
CPCI規(guī)范是由PICMG（PCI Industrial Computer Manufacturer’s Group，PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商聯(lián)盟）制定的一種新的開放工業(yè)計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，用于工業(yè)和嵌入式應(yīng)用。它定義了更加堅(jiān)固耐用的PCI版本，在電氣、邏輯和軟件功能等方面，與PCI標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。

CPCI全稱Compact PCI，簡單的說就是PCI specification（PCI電氣規(guī)范）加上rugged Eurocard packaging（歐式卡）結(jié)構(gòu)。CPCI模塊以插卡的方式安裝在機(jī)箱內(nèi)的支架上，并采用垂直方向通風(fēng)散熱，具有更好的散熱性和抗震動(dòng)性。這樣，在CPCI系統(tǒng)中就可采用在臺(tái)式機(jī)中廣泛使用的高性能PCI技術(shù)，降低了新技術(shù)的使用成本，系統(tǒng)的整體性能得以提升。而且，基于PCI技術(shù)的豐富軟件工具，也使得用戶在使用中更加便捷。同時(shí)，歐式卡結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步提高。另外采用IEEE 1101.11后端輸出方式，使得對系統(tǒng)的維護(hù)更加方便快捷，大大縮短了系統(tǒng)的平均維護(hù)時(shí)間。

CPCI系統(tǒng)背板和CPCI板卡采用的是標(biāo)準(zhǔn)2mm高密度氣密性針孔連接器，板卡的尺寸分3U（100mm×160mm）和6U（160mm×233mm）兩種，3U的系統(tǒng)只提供32位/64位的PCI系統(tǒng)總線，6U的系統(tǒng)除了提供32位/64位的PCI系統(tǒng)總線外，還有多達(dá)315線的用戶定義輸入/輸出線，非常適用于數(shù)字化短波電臺(tái)的模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用。CPCI總線具有極高的性能，其主要特點(diǎn)是：

（1）具有地址數(shù)據(jù)多路復(fù)用的高性能32位或64位的同步總線?？偩€引腳數(shù)目和部件數(shù)量少（對于總線目標(biāo)設(shè)備只有47根信號(hào)線，對于主設(shè)備最多只有49根信號(hào)線），降低了成本及布線復(fù)雜度。

（2）CPCI局部總線在33MHz總線時(shí)鐘、32位數(shù)據(jù)通路時(shí)，可達(dá)到峰值132Mb/s的帶寬；在33MHz總線時(shí)鐘，64位數(shù)據(jù)通路時(shí)可達(dá)到峰值264Mb/s的帶寬；在66MHz主頻時(shí)，對于32位數(shù)據(jù)通路和64位數(shù)據(jù)通路帶寬的峰值，可分別達(dá)到264Mb/s或528Mb/s的帶寬；CPCI總線還有線性突發(fā)傳輸功能，保證了滿載的高速傳輸。

（3）隱蔽的總線仲裁，減小了仲裁開銷。

（4）極小的存取延時(shí)，采用總線多主控和異步數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作。

（5）CPCI提供的數(shù)據(jù)和地址奇偶校驗(yàn)功能，保證數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性。

（6）CPCI總線與CPU和時(shí)鐘頻率無關(guān)，它能支持多個(gè)外設(shè)，設(shè)備間通過局部總線可以完成數(shù)據(jù)快速傳遞，從而很好地解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題。

（7）對CPCI擴(kuò)展卡及元件，能夠自動(dòng)配置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的即插即用。

從結(jié)構(gòu)上看，CPCI總線的特點(diǎn)表明它是一種理想的系統(tǒng)交換平臺(tái)的載體，能提供高傳輸帶寬，同時(shí)能夠保證數(shù)據(jù)完整性和準(zhǔn)確性；能夠支持多外設(shè)，很好地適應(yīng)了系統(tǒng)可擴(kuò)展性的要求；采用的是PCI總線操作規(guī)程，很好地適應(yīng)了一般的PCI擴(kuò)展元件，降低了開發(fā)難度；獨(dú)特的引腳及外圍電路設(shè)計(jì)集連接緊密牢固、抗干擾、易更換、熱插拔等優(yōu)點(diǎn)于一身。背板是CPCI總線架構(gòu)的基礎(chǔ)，它為CPCI總線交換提供物理連接、電路保證。CPCI背板有8個(gè)插槽，其中一個(gè)為系統(tǒng)板插槽（system slot），其他7個(gè)為外設(shè)板插槽（peripheral slot），像這樣一個(gè)系統(tǒng)插槽外帶7個(gè)外設(shè)插槽的單元稱為一個(gè)CPCI段（CPCI segment）。系統(tǒng)插槽提供總線仲裁、時(shí)鐘分配和整個(gè)CPCI段的重新啟動(dòng)等功能，系統(tǒng)插槽要通過管理每塊外設(shè)插槽上板卡的IDSEL信號(hào)來完成整個(gè)系統(tǒng)的初始化；外設(shè)插槽上可以安放簡單的接口板、智能從屬裝置（intelligence slave）或PCI總線控制裝置（PCI master）。

CPCI總線接口設(shè)計(jì)
為了提高數(shù)字化短波電臺(tái)的數(shù)據(jù)處理能力，可以為其配置ETX嵌入式計(jì)算機(jī)模塊。雖然ETX嵌入式計(jì)算機(jī)模塊定義了符合PCI規(guī)范的CPCI總線，但由于如上所述的電氣負(fù)載的原因，對于PCI/CPCI總線而言，如果總線上連接過多的電氣負(fù)載或設(shè)備，總線將不能正常工作。在不擴(kuò)充總線的情況下，標(biāo)準(zhǔn)PCI總線的驅(qū)動(dòng)能力是驅(qū)動(dòng)4個(gè)PCI插槽，而CPCI控制器模塊要求驅(qū)動(dòng)7個(gè)儀器模塊。因此，即使采用PCI插卡到CPCI插座的物理結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換后，嵌入式計(jì)算機(jī)模塊的PCI總線主橋路仍然不能直接驅(qū)動(dòng)CPCI總線。所以在設(shè)計(jì)數(shù)字化短波電臺(tái)的CPCI總線時(shí)，需要在ETX嵌入式計(jì)算機(jī)的CPCI總線和CPCI機(jī)箱底板的CPCI總線之間引入了PCI-PCI橋接設(shè)備。